基于ZigBee網絡的設備機房環境監測管理系統設計與實現

齊忠文

摘 要 設備機房環境質量對廣播電視監測系統設備穩定運行影響很大。本文從設備機房環境監測管理實際需求出發，利用ZigBee無線網絡、數字傳感等技術，設計一種設備機房環境監測管理系統，提高了設備機房的維護能力和管理水平，具有很強的現實意義。

關鍵詞 ZigBee網絡機房；環境監測；管理異態報警

中圖分類號 G2 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）213-0131-02

隨著廣播電視監測智能化程度不斷提高，監測系統和監測設備不斷增加，各項監測業務對監測設備機房環境要求日益增高。設備機房管理人員必須及時獲取機房環境變化信息，及時處置突發情況。因此急需一種能夠對設備機房實時環境進行監控和管理的應用系統，以提高對設備機房的管理和維護水平，保障各項監測系統和設備安全穩定運行。

1 設備機房環境監測管理系統需求分析

設備機房是集中放置服務器、工控機、交換機、路由器、存儲陣列和接收機等電子設備儀器的場所。根據設備機房功能作用和實際特點，機房環境監測管理系統應具備以下功能。

1）信息獲取。設備機房環境監測管理系統應該能夠實時獲取設備機房溫濕度、小顆粒物密度、紅外感應、電流電壓、進入人信息、視頻實時錄像等信息。信息獲取單元還要負責將以上信息傳送給遠程測控終端。

2）信息管理。由于設備機房環境監測管理系統的信息連續不斷產生，因此必須考慮將這些信息進行存儲和整理。管理系統還需將各類信息進行分類分析研判，以輔助設備機房管理人員決策。

3）操作執行。設備機房環境監測管理需要管理員的人工操作干預。因此，需要設計建立人工干預入口，通過完成人員CA認證，完成管理員身份判定。便于機房管理人員對機房設備異地管理和對環境突發狀況進行控制。對部分干預功能，根據管理員身份權限，提供多種入口方式操作和權限。

4）自動處置。當機房環境監測管理系統平臺接到各信息獲取單元上傳的異態信息時，管理系統要自動記錄異態參數信息并使用預定方式通知機房管理人員。部分異態還需自動處置，例如當收到火災異態警示時，需要馬上打開機房門禁。

5）系統管理功能。機房環境監測管理系統還需對自身的各模塊單元進行自我監測管理，記錄系統日志，提出參數設置選項等。當系統自身出現故障，能夠及時提醒機房管理人員，保障監測數據完整準確可靠。

2 設備機房環境監測管理系統設計方案

1）系統結構。按照機房環境監測管理系統功能需要，其系統結構可分為信息獲取單元、傳輸單元和操作單元。其中信息獲取單元由傳感器探頭等偵測部件構成，負責采集信息；傳輸單元由無線通信部件構成，負責將獲取到的信息利用無線方式與主控進行數據交換；操作單元負責接受操作人員下達的操作命令，完成控制功能[1]。

2）信息獲取單元。信息獲取單元由各信息獲取模塊構成。其中重要模塊具體組成如下：溫濕度監控模塊采用了JCJ175A型溫濕度模塊，具備LCD顯示功能，準確度誤差≤±0.5℃；溫度變送輸出范圍-40～80℃；濕度范圍0～100%；支持RS232和RS485接口。電力監控模塊采用YW2202電力監控儀。電壓測量范圍：20～400V（相電壓）；電流測量范圍：0～6A，總功率：0～12000W；測量精度：電流：0.5%（0.5～6A）；相電壓：0.5%（20～400V）；功率：1.0%，功率因數：0.5%。紅外感應模塊采用JCJ122 紅外探測器，監測范圍110度角，半徑為12m，小顆粒物偵測模塊采用ZPH01，其最大檢測粒子范圍15000個/283ml，粉塵最小粒子檢出能力1μm。視頻監控采用海康威視的DS-2DP1636-D全景網絡高清智能球機，最高分辨率及幀率2 400×3 840@30fps，視場角：水平360°，垂直180°。

3）傳輸單元。該設備機房環境監測管理系統傳輸單元采用ZigBee無線通信技術并組建無線網絡，利用遠程測控終端完成數據傳輸任務。ZigBee是一種低頻無線數字通信模式，同藍牙相比，具有成本低，組網方式簡單等優勢，ZigBee芯片功耗小，更換一次電池待機700天以上，滿足系統方案設計要求。本系統采用CC2530ZigBee芯片作為傳輸匯聚。

由于設備機房環境監測管理系統信息獲取單元搭載多種模塊，遠程測控終端必須區別各模塊生成的數據。因此，必須提前定義傳輸協議，在該系統中，依次分別定義幀起始符、長度、功能、模塊、ID、有效位和校驗碼。

4）遠程測控終端。遠程測控終端負責將接收到的偵測信息進行分解，然后增加遠程測控終端編碼，執行中并不打亂上述定義幀的順序，而是在固定位置直接插入遠程測控終端編碼，在經過通信端口定義、網絡地址設定，之后將要發送的信息由遠程測控終端傳輸給監測平臺。流程如圖1所示。

3 設備機房環境監測管理系統平臺的設計

1）設備機房環境監測管理系統平臺功能。根據實際需要，設計系統平臺具備信息接收、信息查詢、異態統計處理、視頻監控和系統管理5個部分。

信息接收單元完成數據接收，解包，將各信息獲取單元發來的信息進行分類儲存調用。信息查詢單元主要負責完成各參數指標的查詢統計功能，直方圖顯示，也可直接讀取各信息獲取單元當前的參數數據實時顯示。異態統計處理單元負責完成對超出門限范圍記錄等各類已存信息記錄分類統計，存儲信息獲取單元模塊的門限預設參數值和發生立即處置指令供機房管理人員實時干預處理。視頻監控單元負責完成設備機房各攝像頭的實時錄像組播分發和歷史錄像存儲。設備機房管理人員可以查看當前機房環境實時視頻，也可以查詢觀看過去一定時間范圍內的視頻影像記錄。視頻監控單元同異態統計處理單元配合完成視頻監控實時異態記錄和報警功能。在規定時間內，監控鏡頭中如果出現畫面變化，系統自動向管理人員報警，這一功能可以應用在監控機房是否遭到非法人員侵入。系統管理負責完成平臺各單元參數設置、初始化和人員權限等管理功能[2]。